Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado una técnica de bajo costo para recuperar nanocables de dispositivos electrónicos que han llegado al final de su utilidad. y luego usar esos nanocables en nuevos dispositivos. El trabajo es un paso hacia una electrónica más sostenible.

"Hay mucho interés en reciclar materiales electrónicos porque queremos reducir los desechos electrónicos y maximizar el uso que obtenemos de materiales raros o costosos". "dice Yuxuan Liu, primer autor de un artículo sobre el trabajo y un doctorado. estudiante en NC State. "Hemos demostrado un enfoque que nos permite reciclar nanocables, y que creemos que podría extenderse a otros nanomateriales, incluidos los nanomateriales que contienen elementos nobles y de tierras raras ".

"Nuestra técnica de reciclaje se diferencia del reciclaje convencional, "dice Yong Zhu, autor correspondiente del artículo y Andrew A. Adams Distinguished Professor of Mechanical and Aerospace Engineering en NC State. "Cuando piensas en reciclar una botella de vidrio, se derrite completamente antes de usarse para crear otro objeto de vidrio. En nuestro enfoque, una red de nanocables de plata se separa del resto de los materiales en un dispositivo. Luego, esa red se desmonta en una colección de nanocables de plata separados en solución. Esos nanocables se pueden usar para crear una nueva red e incorporarlos a un nuevo sensor u otros dispositivos ".

La nueva técnica de reciclaje tiene en cuenta todo el ciclo de vida de un dispositivo. El primer paso es diseñar dispositivos utilizando polímeros que sean solubles en solventes que no disuelvan también los nanocables. Una vez que se ha utilizado un dispositivo, la matriz de polímero que contiene los nanocables de plata se disuelve, dejando atrás la red de nanocables. Luego, la red se coloca en un solvente separado y se golpea con ultrasonido. Esto dispersa los nanocables, separándolos de la red.

En una demostración de prueba de concepto, Los investigadores crearon un parche sensor de salud portátil que podría usarse para rastrear la temperatura y la hidratación de un paciente. El sensor constaba de redes de nanocables de plata incrustadas en un material polimérico. Los investigadores probaron los sensores para asegurarse de que fueran completamente funcionales. Una vez usado, normalmente se descarta un parche del sensor.

Pero para su demostración, los investigadores disolvieron el polímero en agua, eliminado la red de nanocables, lo dividió en una colección de nanocables individuales, y luego usó esos nanocables para crear un sensor portátil completamente nuevo. Si bien hubo una degradación menor en las propiedades de la red de nanocables después de cada "ciclo de vida, “Los investigadores encontraron que los nanocables se podían reciclar cuatro veces sin dañar el rendimiento del sensor.

Después de cuatro ciclos de vida, el rendimiento de la red de nanocables se puede mejorar introduciendo nuevos nanocables de plata en la mezcla.

"Utilizando nuestro enfoque, obtienes mucho más uso de los nanocables, "Dice Zhu." E incluso después de que los nanocables se hayan roto muchas veces, hasta el punto en que no se pueden reutilizar, todavía podemos utilizarlos como materia prima para el reciclaje convencional. Es una tremenda reducción de residuos ".

Una clave para el proceso de reciclaje es identificar un solvente con una tensión superficial baja para usar en la ruptura de la red de nanocables.

"La tensión superficial baja es importante porque facilita que el disolvente se difunda en las uniones estrechas entre los nanocables de la red, facilitar el desmontaje de la red, "Dice Liu.

Los investigadores descubrieron que también es importante encontrar el equilibrio de tiempo adecuado al romper las redes de nanocables con ultrasonido. Si aplica el ultrasonido durante demasiado tiempo, puedes romper los nanocables. Si no aplica el ultrasonido durante el tiempo suficiente, puede terminar con grupos de nanocables.

"El enfoque que hemos demostrado aquí podría utilizarse para reciclar otros nanomateriales, como nanopartículas, nanotubos de carbon, otros tipos de nanocables, y materiales bidimensionales, siempre que se utilicen en forma de red, "Dice Zhu.

El papel, "Reciclaje de la red de percolación de nanocables para electrónica blanda sostenible, "se publica en la revista Advanced Electronic Materials. El artículo fue coautor de Hongyu Wang, un doctorado estudiante en NC State.